简单理解COFF文件

本文主要是介绍简单理解COFF文件，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

COFF文件

COFF文件是我在初学对象模型的时候看底层代码用的，是通过obj文件转换的，也就是一种目标文件
官方描述：
COFF（Common Object File Format）是一种常见的目标文件格式，用于存储可重定位目标文件、静态库文件和可执行文件。COFF最初由UNIX System Laboratories（USL）定义，现在被广泛地使用在各种操作系统上，包括Windows、Linux和BSD等。
COFF格式的目标文件由多个段（Section）组成，每个段包含一定范围的数据，例如代码、数据和符号表等。每个段都有一个段头（Section Header），它包含有关该段的信息，例如名称、大小、地址、属性等。段头表（Section Header Table）记录了所有段头的信息。
COFF格式的可执行文件由多个段、符号表和重定位表等组成。符号表用于记录程序中的符号信息，例如函数名和变量名，重定位表则用于在程序加载时对代码中的符号和地址进行重定位。可执行文件还包含程序入口点和其他可执行代码相关的元数据。
COFF是一种通用格式，它被多种编译器、链接器和调试器所支持。具体而言，COFF格式在Windows和MS-DOS上得到广泛应用，在Unix/Linux上也有被广泛使用。

尝试阅读COFF

为了看懂C++底层是如何运行的，就必须要让自己学会看一些正常人不喜欢的看的文件，比如说COFF文件
先来一串代码

#include <iostream>class A
{
public:A(){std::cout << "构造函数" << std::endl;}A(int a){std::cout << a << std::endl;}
public:int a;
};class B
{
public:B():tempa(1), tempb(2) {}
public:A tempb;A tempa;A tempc;
};int main()
{B b;return 0;
}

先来分析以下这个代码，就是一个比较简单的初始化列表的代码，代码的执行应该是：

执行tempb的有参构造函数
执行tempa的有参构造函数
执行tempc的无参构造函数
先在来看一下COFF文件

SECTION HEADER #E
.text$mn name0 physical address0 virtual address66 size of raw data8C66 file pointer to raw data (00008C66 to 00008CCB)8CCC file pointer to relocation table0 file pointer to line numbers6 number of relocations0 number of line numbers
60501020 flagsCodeCOMDAT; sym= "public: __thiscall B::B(void)" (??0B@@QAE@XZ)16 byte alignExecute ReadRAW DATA #E00000000: 55 8B EC 81 EC CC 00 00 00 53 56 57 51 8D BD 34  U.ì.ìì...SVWQ.?400000010: FF FF FF B9 33 00 00 00 B8 CC CC CC CC F3 AB 59  ???13...?ììììó?Y00000020: 89 4D F8 B9 00 00 00 00 E8 00 00 00 00 6A 02 8B  .M?1....è....j..00000030: 4D F8 E8 00 00 00 00 6A 01 8B 4D F8 83 C1 04 E8  M?è....j..M?.á.è00000040: 00 00 00 00 8B 4D F8 83 C1 08 E8 00 00 00 00 8B  .....M?.á.è.....00000050: 45 F8 5F 5E 5B 81 C4 CC 00 00 00 3B EC E8 00 00  E?_^[.?ì...;ìè..00000060: 00 00 8B E5 5D C3                                ...?]?RELOCATIONS #ESymbol    SymbolOffset    Type              Applied To         Index     Name--------  ----------------  -----------------  --------  ------00000024  DIR32                      00000000        35  __0BB07FEC_初始化列表@cpp00000029  REL32                      00000000        DA  @__CheckForDebuggerJustMyCode@400000033  REL32                      00000000        CF  ??0A@@QAE@H@Z (public: __thiscall A::A(int))00000040  REL32                      00000000        CF  ??0A@@QAE@H@Z (public: __thiscall A::A(int))0000004B  REL32                      00000000        CE  ??0A@@QAE@XZ (public: __thiscall A::A(void))0000005E  REL32                      00000000        DD  __RTC_CheckEsp

在这里插入图片描述
图片跟上面帖的代码是一样的，这里只取了一部分，因为我也看不懂，只是做一个记录。

2518行 SECTION HEADER

是指可执行文件中的一个头部部分，其描述了程序段的一些信息，例如代码段的起始物理和虚拟地址（偏移），以及每个程序段的大小等等。
#E
在可执行文件和目标文件中，每个节/段通常都有一个称为节/段头（section header）或段头（segment header）的数据结构，它包含有关该节/段的信息，例如大小，位置和访问权限。这个节头的标识符通常由一个字母或数字来标识。在这里，#E 中的 E 是这个段头标识符的一部分，表示这个段是代表可执行代码的代码段（Code）。节头标识符是使用一定的规则来定义的，可以在文档中找到具体的说明。

2530行 COMDAT

是指一种在C++中进行优化的方法，它可以在编译时去重复代码块。在这里的COMDAT表明了编译器可以将B类的构造函数的代码进行去重复。
对于COMDAT中的符号，编译器在处理不同的模块（.obj文件或库）时，通常会为处于相同COMDAT组的相同符号创建一个单一的副本。这种机制可以有效减小可执行文件和动态链接库的大小。这里的“去重”意思是指编译器将 B 类的构造函数的代码从其他处引用的代码独立出来，只在需要调用构造函数的地方生成一遍该代码。这样可以减少可执行文件中的冗余代码，减小程序体积，并加快程序的启动和运行速度。

2531行 16 byte align

指示了这个程序段的起始位置需要按照16字节的对齐方式进行排列。

2532行 Execute Read

表明了这个程序段被加载到内存中后，可以被执行，也可以被读取。

2534行 RAW DATA

是指在可执行文件中以原始二进制形式存储的程序代码，这里的每一条机器码表示CPU指令。

2543行 RELOCATIONS

是指可执行文件中的一个信息表，其中包含了需要在程序运行时进行重新定位的数据和代码的位置。在这里，出现了6个RELOCATIONS，指示了6个位置需要进行重新定位操作。其中每个RELOCATION包含了：
a. 在程序中的偏移量（Offset）
b. 重新定位类型（Type）
c. 需要进行重定位的程序数据/指令（Applied To）
d. 符号表（Symbol Table）中的某个符号（Symbol Name）对应的索引（Symbol Index）

可以看到根据它的执行顺序先执行了A的有参构造，在执行了A的有参构造，在执行了A的无参构造，跟我们的设想是一样的